1.3. Водородный показатель дисперсионной среды
Для характеристики щелочности или кислотности дисперсионной среды пользуются водородным показателем (рН).
По определению отрицательный логарифм концентрации ионов водорода (4) представляет собой величину рН, называемую водородным показателем.
.
( 4 )
Соответствующее выражение для концентрации гидроксильных ионов (5) вводится аналогичным образом:
. ( 5 )
Поскольку ионное произведение воды при комнатной температуре равно 110 -7, рН чистой воды равен 7, так как
1
10-7
и
.
( 6 )
Поскольку рН + рОН = 14, в тех случаях, когда рН меньше 7 раствор считается кислым, а если рН больше 7, раствор считается щелочным.
Величина рН дисперсионной среды очень важна для качества приготавливаемого бурового раствора. Дело в том, что глины хорошо диспергируются в щелочной среде. Для улучшения пептизации растворы подщелачивают, но нельзя забывать о том, что существуют предельные значения рН, при которых может произойти обратный процесс - коагуляция глинистых частиц. Кроме того, существуют специальные буровые растворы, реакция дисперсионной среды которых слабо кислая. Выбор рН раствора зависит от его предназначения, от вида вскрываемой горной породы. Некоторые типы реагентов обработки бурового раствора оказывают эффективное влияние на реологию только в определенных узких рамках значений рН..
Выполнение лабораторной работы
2.1.Определение поверхностного натяжения
Различают статическое и динамическое поверхностное натяжение. Статическое измеряют методом капиллярного поднятия, висячей капли, лежащей капли. Динамическое измеряют при быстром образовании поверхности методом пульсирующей струи. Полустатические методы - наибольшего давления пузырьков, метод отрыва кольца и сталагмометрический.
В работе используется сталагмометрический метод с использованием сталагмометра СТОКСА. Схема прибора дана на рис.1. Между рисками 1 и 2 строго фиксированный объем жидкости, равный 10 мл.
Расчет значения поверхностного натяжения проводится по формуле (7):
,
( 7 )
где : 1 - поверхностное натяжение испытуемой жидкости, Н/м;
2 - поверхностное натяжение стандартной жидкости, Н/м;
d1 - плотность испытуемой жидкости, кг/м 3;
d2 - плотность стандартной жидкости, кг/м 3;
n1 - число капель испытуемой жидкости;
n2 - число капель стандартной жидкости.
В качестве стандартной жидкости берется дистиллированная вода. Поверхностное натяжение воды при различной температуре дано в табл. 1.
Таблица 1
-
Температура, оС
Поверхностное натяжение воды, Н/м
10
0,07420
15
0,07348
16
0,07334
17
0,07320
18
0,07305
19
0,07289
20
0,07275
21
0,07260
22
0,07244
23
0,07228
24
0,07212
25
0,07196
26
0,07180
- 13 -
Плотность воды при разной температуре даны в табл. 2.
Таблица 2
-
Температура, оС
Плотность воды, кг/м3
10
999,700
15
999,099
16
998,943
17
998,774
18
998,595
19
998,405
20
998,203
21
997,992
22
997,770
23
997,538
24
997,296
25
997,044
26
996,783
В качестве испытуемых жидкостей берутся следующие растворы:
1) 0,1%-ный раствор сульфанола;
2) 0,1%-ный раствор полиакриламида;
3) 1,0%-ный раствор карбоксиметилцеллюлозы;
4) 4,0%-ный раствор карбоната натрия;
5) 1,5%-ный раствор бихромата калия;
6) нефть.